Científicos han descubierto una nueva forma de materia completamente diferente a los estados conocidos de sólido, líquido, gas o plasma. Este revolucionario estado cuántico, denominado cristal líquido cuántico, ha sido localizado en la interfaz de dos materiales exóticos que forman una estructura tipo sándwich.
El nuevo estado cuántico parece seguir sus propias reglas únicas y ofrece características que podrían abrir el camino hacia aplicaciones tecnológicas avanzadas, según afirmaron los investigadores. El descubrimiento se centra en la interacción entre un material conductor llamado semimetal de Weyl y un material magnético aislante conocido como hielo de espín.
Experimento con campos magnéticos extremos
Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Rutgers describió en la revista Science Advances un experimento que sometió ambos materiales a un campo magnético extremadamente alto. Aunque cada material ha sido ampliamente estudiado por separado, su interacción en estas condiciones había permanecido completamente inexplorada hasta ahora.
"Observamos nuevas fases cuánticas que surgen únicamente cuando estos dos materiales interactúan", afirmó Tsung-Chi Wu, doctor en física y astronomía de Rutgers y primer autor del estudio. Esto crea un nuevo estado topológico cuántico de la materia en campos magnéticos elevados, desconocido hasta entonces.
Conductividad eléctrica direccional
El equipo descubrió que en la interfaz de estos materiales, las propiedades electrónicas del semimetal de Weyl se ven influenciadas por las propiedades magnéticas del hielo de espín. Esta interacción da lugar a un fenómeno muy poco común denominado "anisotropía electrónica", donde el material conduce la electricidad de forma diferente según la dirección.
Los científicos encontraron que dentro de un círculo de 360 grados, la conductividad es mínima en seis direcciones específicas. Sorprendentemente, al aumentar el campo magnético, los electrones comienzan a fluir repentinamente en dos direcciones opuestas.
Ruptura de simetría rotacional
Este descubrimiento concuerda con una característica observada en el fenómeno cuántico conocida como ruptura de la simetría rotacional. El hallazgo indica la aparición de una nueva fase cuántica en campos magnéticos elevados, un comportamiento completamente inesperado para los investigadores.
Los hallazgos son significativos porque revelan nuevas formas de controlar y manipular las propiedades de los materiales, según explicó Wu. Al comprender cómo se mueven los electrones en estos materiales especiales, los científicos podrían diseñar nuevas generaciones de tecnología cuántica.
Aplicaciones tecnológicas futuras
Las aplicaciones potenciales incluyen sensores cuánticos ultrasensibles de campos magnéticos que funcionen mejor en condiciones extremas. Estos dispositivos podrían operar eficazmente en el espacio o dentro de máquinas potentes, donde las condiciones son particularmente desafiantes.
Los semimetales de Weyl permiten que la electricidad fluya de formas inusuales a muy alta velocidad y con cero pérdida de energía gracias a cuasipartículas relativistas especiales llamadas fermiones de Weyl. El hielo de espín, por otro lado, son materiales magnéticos donde los momentos magnéticos se organizan de forma similar a las posiciones de los átomos de hidrógeno en el hielo.
(EUROPA PRESS) Nota: Este artículo ha sido editado con la ayuda de Inteligencia Artificial.
